DE1514264C3 - Steuerbarer Halbleitergleichrichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen steuerbaren Halbleitergleichrichter mit einem Halbleiterkörper mit vier aufeinanderfolgenden Zonen, zwei Endzonen und zwei Zwischenzonen, von abwechselndem Leitungstyp, wobei die beiden Endzonen mit je einer Hauptelektrode versehen sind, und wenigstens eine Steuerelektrode mit dem Halbleiterkörper kapazitiv gekoppelt ist, so daß durch ein an die Steuerelektrode(n) gelegtes Potential an der Oberfläche des Halbleiterkörpers eine Raumladung induziert werden kann.

Ein solcher steuerbarer Gleichrichter ist bekannt aus der FR-PS 13 16 061. Bei diesem Gleichrichter ist die Oberfläche des Halbleiterkörpers wenigstens in der Umgebung des Randes eines zwischen einer Endzone und einer angrenzenden Zwischenzone vorhandenen PN-Übergangs, d. h. in der Umgebung der Schnittlinie des PN-Übergangs mit der Oberfläche des Halbleiterkörpers, mit einer Isolierschicht bedeckt, auf die eine sich über den Rand des PN-Übergangs und seine direkte Umgebung erstreckende Metallschicht aufgebracht ist. Diese Metallschicht stellt die Steuerelektrode dar und man kann unter anderem die Oberflächenrekombination beim Rand des PN-Übergangs dadurch beeinflussen, daß im Betrieb an dieser Steuerelektrode eine elektrische Spannung angelegt wird. Dies bedeutet eigentlich, daß die Qualität des PN-Übergangs gesteuert wird. Ist die Oberflächenrekombination beim Rand des PN-Übergangs groß bzw. klein, so handelt es sich um einen schlechten bzw. einen guten PN-Übergang.

Um einen solchen bekannten steuerbaren Gleichrichter vom nichtleitenden in den leitenden Zustand steuern zu können, muß bei großer Oberflächenrekombination beim Rand des PN-Übergangs der Gleichrichter im nichtleitenden Zustand sein, während bei kleiner Oberflächenrekombination beim Rand des PN-Übergangs der steuerbare Gleichrichter in den leitenden Zustand kommen muß.

Um die Möglichkeiten eines solchen bekannten steuerbaren Gleichrichters zu erkennen, muß man zwei steuerbare Gleichrichter mit genau gleicher Konfiguration und gleichen Abmessungen und nur mit voneinander abweichender Qualität eines PN-Übergangs zwi-

sehen einer Endzone und einer angrenzenden Zwischenzone miteinander vergleichen. Der steuerbare Gleichrichter mit dem schlechten PN-Übergang wird eine höhere Durchschlagspannung haben als der steuerbare Gleichrichter mit dem guten PN-Übergang. Die Durchlagspannung eines steuerbaren Gleichrichters ist, bei zunehmender Spannung zwischen den Kontakten der äußeren Zonen, diejenige Spannung, bei welcher der steuerbare Gleichrichter vom nichtleitenden in den leitenden Zustand gelangt.

Sind die beiden steuerbaren Gleichrichter in einem Bauelement vereint, da man die Qualität des PN-Übergangs mittels einer Steuerelektrode steuern kann, so muß die Betriebsspannung zwischen den Kontakten der äußeren Zonen zwischen den beiden erwähnten Durchschlagspannungen liegen, um den Gleichrichter mittels der Steuerelektrode vom nichtleitenden in den leitenden Zustand steuern zu können. Die minimale Betriebsspannung wird dabei durch die Durchschlagspannung bedingt, die der Gleichrichter aufweist, wenn er sich im Zustand mit kleiner Oberflächenrekombination beim Rand des PN-Übergangs befindet. Dies ist häufig eine störende Beschränkung, da die Durchschlagspannung, die bei einer kleinen Oberflächenrekombination beim Rand des PN-Übergangs auftritt, im allgemeinen nicht beliebig niedrig gewählt werden kann, wegen der dazu erforderlichen, praktisch nicht-verwirklichbaren Konfiguration des Gleichrichters.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch die Durchschlagsspannung bedingte Beschränkung der Betriebsspannung zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens eine Steuerelektrode mit einer der zwei Zwischenzonen kapazitiv gekoppelt ist und mittels wenigstens einer solchen Steuerelektrode durch ein an die Steuerelektrode(n) gelegtes Potential an der Oberfläche dieser einen Zwischenzone eine Raumladung derart induziert wird, daß ein die angrenzende andere Zwischenzone und die angrenzende Endzone verbindender elektrischer Stromweg entsteht, wodurch der steuerbare Halbleitergleichrichter vom nichtleitenden in den leitenden Zustand gesteuert wird.

Die Steuerelektrode kann einfach eine sich über dem zu erhaltenden elektrischen Stromweg erstreckende Metallschicht sein, die mittels einer Isolierschicht von der Oberfläche der einen Zwischenzone getrennt ist.

Da infolge des elektrischen Stromweges ein elektrischer Strom über eine Zwischenzone zwischen der angrenzenden anderen Zwischenzone und der angrenzenden Endzone auftreten kann, kann mittels der Steuerelektrode die Durchschlagspannung eines steuerbaren Gleichrichters nach der Erfindung stark herabgesetzt werden, wobei während des Auftretens des erwähnten elektrischen Stromweges der Gleichrichter praktisch eine normale Diodencharakteristik erhalten kann, wie es nachfolgend noch näher beschrieben wird, und wodurch die vorerwähnte Beschränkung des besprochenen bekannten steuerbaren Gleichrichters vermieden oder wenigstens stark herabgesetzt wird.

Bemerkt wird, daß unter der Oberfläche einer Zone die mit der Oberfläche des Halbleiterkörpers zusammenwirkende Oberfläche der Zone verstanden wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sich in die eine Zwischenzone, an die wenigstens eine Steuerelektrode kapazitiv angekoppelt ist, von der Oberfläche dieser Zwischenzone her wenigstens ein inselartiger Bereich, mit einem Leitungstyp entgegengesetzt zu dem dieser Zwischenzone erstreckt, und der bzw. die inselartigen Bereiche durch Teile dieser Zwischenzone einerseits von der angrenzenden anderen Zwischenzone und andererseits von der angrenzenden Endzone getrennt sind, und wenigstens zwei Steuerelektroden kapazitiv mit der einen Zwischenzone gekoppelt und derart angeordnet sind, daß mittels wenigstens einer dieser Steuerelektroden ein elektrisch leitender Stromweg zwischen der angrenzenden anderen Zwischenzone und dem inselartigen Bereich, und mittels wenigstens einer anderen Steuerelektrode ein elektrisch leitender Stromweg zwischen dem inselartigen Bereich und der angrenzenden Endzone erzielbar ist.

Damit sind z. B. Koinzidenzschaltungen möglich, in denen der Gleichrichter vom nichtleitenden in den leitenden Zustand gesteuert wird, wenn die Steuerung z. B. gleichzeitig mittels zweier Steuerelektroden erfolgt.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung, bei der der steuerbare Gleichrichter als Wählschalter dienen kann, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Endzone, die an die eine von wenigstens einer Steuerelektrode kapazitiv beeinflußte Zwischenzone angrenzt, aus wenigstens zwei voneinander getrennten Teilen besteht, die mit je einer Hauptelektrode versehen sind, und für jeden dieser Teile dieser Endzone wenigstens eine Steuerelektrode vorhanden ist, mittels der ein elektrischer Stromweg zwischen einem Endzonenteil und der anderen Zwischenzone erzielbar ist.

Eine wichtige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem Teil des Halbleiterkörpers des einen, ersten Leitungstyps, eine durch Diffusion in eine Oberfläche des Halbleiterkörpers dotierte Zone des anderen, zweiten Leitungstyps, die andere Zwischenzone, vorgesehen ist, welche eine durch Diffusion in die Oberfläche des Halbleiterkörpers dotierte Zone des ersten Leitungstyps, eine Endzone, im Halbleiterkörper völlig umgibt, und in dem Halbleiterkörper neben der diffundierten Zwischenzone eine durch Diffusion in die Oberfläche des Halbleiterkörpers dotierte weitere Endzone vom zweiten Leitungstyp vorhanden ist, und wobei der Teil des Halbleiterkörpers, in dem die andere Zwischenzone durch Diffusion gebildet ist, selbst eine Zwischenzone bildet, mit der wenigstens eine Steuerelektrode kapazitiv gekoppelt ist.

Der Halbleiterkörper eines steuerbaren Gleichrichters nach der Erfindung besteht vorzugsweise aus Silizium, wobei eine Steuerelektrode vorhanden ist, die eine mittels einer Siliziumoxidschicht von der einen Zwischenzone getrennte Metallschicht bildet.

Die Erfindung wird an Hand einiger in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines steuerbaren Gleichrichters nach der Erfindung, von dem

Fig.2 einen Querschnitt gemäß der Linie 11-11 der Fig. 1,

F i g. 3 eine Strom-Spannungskurve und

F i g. 4 eine Kurve darstellt, welche die Abhängigkeit der Durchschlagspannung von der Steuerspannung illustriert.

Die Fig.5, 6 und 7 zeigen schematisch Draufsichten von drei weiteren verschiedenen Ausführungsformen eines steuerbaren Gleichrichters nach der Erfindung.

Die F i g. 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines steuerbaren Gleichrichters nach der Erfindung mit

einem Halbleiterkörper 5 mit vier aufeinanderfolgenden Zonen 1, 2, 3 und 4, von denen die Zonen 1 und 4 die Endzonen und die Zonen 2 und 3 die Zwischenzonen darstellen. Die beiden Endzonen 1 und 4 sind mit Anschlußkontakten 6 bzw. 7 versehen. Eine Steuerelektrode 8 ist mit dem Halbleiterkörper 5 kapazitiv gekoppelt. Nach der Erfindung ist die Steuerelektrode 8 mit einer der Zwischenzonen, in diesem Falle der Zwischenzone 3, kapazitiv gekoppelt und mittels der Steuerelektrode 8 kann an der Oberfläche dieser einen Zwischenzone 3 Raumladung induziert werden, so daß ein, die angrenzende andere Zwischenzone 2 und die angrenzende Endzone 4 verbindender elektrischer Stromweg erzielt werden kann, wodurch der steuerbare Gleichrichter vom nichtleitenden in den leitenden Zustand gesteuert wird.

Die Steuerelektrode besteht aus einer sich über dem zu erhaltenden elektrischen Stromweg erstreckenden Metallschicht, die mittels einer Isolierschicht 12 von der Oberfläche der Zwischenzone 3 getrennt ist. Der sich über der Endzone 4 erstreckende Teil der Steuerelektrode 8 ist für eine gute Wirkung des steuerbaren Gleichrichters überflüssig, dient aber zum Erleichtern des Anbringens eines Anschlußkontaktes 13.

Durch das Anlegen einer elektrischen Spannung am Kontakt 13 kann man an der unter der Steuerelektrode 8 liegenden Oberfläche der Zwischenzone 3 Raumladung induzieren, wodurch zwischen den Zonen 2 und 4 ein elektrischer Stromweg entsteht. Die Steuerelektrode 8 kann statt aus einer Metallschicht auch z. B. aus einem piezo-elektrischen Kristall bestehen. Durch das Ausüben eines mechanischen Druckes auf den piezoelektrischen Kristall kann an diesem Kristall und demnach auch an der Isolierschicht 12 ein Spannungsunterschied erzeugt werden, wodurch wieder Raumla- dung und somit ein Stromweg erhalten werden kann.

In der Draufsicht nach Fig. 1 ist die Isolierschicht 12 weggelassen, um die darunter liegenden Zonen 1, 2, 3 und 4 zeigen zu können. Die auf der Isolierschicht 12 liegende Steuerelektrode 8 mit dem Anschlußkontakt 13 und die in der Isolierschicht angebrachten öffnungen 14 und 15 mit den durch diese öffnungen mit den Zonen 1 und 4 verbundenen Anschlußkontakte 6 und 7 sind daher in F i g. 1 durch gestrichelte Linien dargestellt.

Nach den F i g. 1 und 2 überdeckt die Steuerelektrode 8 nur einen Teil der zwischen den Zonen 2 und 4 liegenden Oberfläche der Zwischenzone 3. Die Steuerelektrode 8 kann aber einen größeren Teil der zwischen den Zonen 2 und 4 liegenden Oberfläche der Zone 3 oder sogar diese ganze Oberfläche überdecken.

Bei der Struktur des Gleichrichters nach den Fig. 1 und 2 besitzt der Halbleiterkörper 5 des ersten Leitungstyps, der ein Teil eines größeren Halbleiterkörpers, ζ. B. ein Teil eines Gebildes von Halbleiterschaltelementen in nur einem Halbleiterkörper sein kann, eine durch örtliche Diffusion in eine Oberfläche des Halbleiterkörpers 5 erhaltene diffundierte Zone des zweiten Leitungstyps, die andere Zwischenzone 2, welche eine durch örtliche Diffusion in die Oberfläche des Halbleiterkörpers 5 erhaltene Zone des ersten Leitungstyps, die Endzone 1, im Halbleiterkörper 5 völlig umgibt, während neben der Zwischenzone 2 eine durch örtliche Diffusion in die Oberfläche des Halbleiterkörpers 5 erhaltene weitere Endzone 4 vorhanden ist, die vom zweiten Leitungstyps ist, wobei der Halbleiterkörper 5 selbst eine Zwischenzone 3 bildet, mit der die Steuerelektrode 8 kapazitiv gekoppelt ist.

Besonders günstige Ergebnisse wurden mit einem Halbleiterkörper 5 aus Silizium erreicht, dessen Steuerelektrode 8 eine mittels einer Siliziumoxidschicht 12 von der Zwischenzone 3 getrennte Metallschicht darstellt.

Der steuerbare Gleichrichter nach den Fig. 1 und 2 kann in einfacher Weise mit Hilfe von in der Halbleitertechnik üblichen Verfahren hergestellt werden. Man geht z. B. von einem N-Siliziumkörper 5 mit einem spezifischen Widerstand von etwa 5 Ω cm und Abmessungen von etwa 500 μπι χ 500 μιη χ 200 μΐη aus, der mit einer Siliziumoxidschicht 12 bedeckt ist. Mittels eines photoerhärtenden Lacks (Photoresist) und eines Ätzmittels werden in der Oxidschicht 12 öffnungen angebracht, über die eine P-Verunreinigung in den Halbleiterkörper eindiffundiert wird, um die P-Zonen 2 und 4 zu erhalten. Man kann z. B. Bor gasförmig in Form von Boroxid etwa 20 Min. lang überleiten, wobei der Halbleiterkörper auf einer Temperatur von etwa 1040⁰C gehalten wird, und anschließend den Halbleiterkörper noch etwa eine Stunde auf derselben Temperatur unter Überleiten von Dampf nacherhitzen. Es sind dann P-Zonen 2 und 4 mit einer Stärke von etw 2,5 μηι entstanden. In der Draufsicht nach Fig. 1 sind die Abmessungen der Zone 2 z. B. etwa 90 μιτι χ 90 μσι, und der Abstand zwischen den Zonen 2 und 4 beträgt etwa 5 μπι, wobei die größten Abmessungen der Zone 4 etwa 250μΓτιχ250μπι betragen. Durch die Nacherhitzung unter Überleiten von Dampf werden die öffnungen in der Oxidschicht ^geschlossen.

Anschließend wird in der Oxidschicht 12 eine neue Öffnung angebracht, um durch Diffusion einer N-Verunreinigung die N-Zone 1 zu erhalten. Die N-Zone 1 kann dadurch erzielt werden, daß etwa 10 Min. lang Phosphor in den Halbleiterkörper 5 eindiffundiert wird, wobei der Halbleiterkörper 5 auf etwa 1050⁰C gehalten wird, und anschließend bei derselben Temperatur noch etwa 20 Min. lang unter Überleiten von Dampf nacherhitzt wird. Die erhaltene N-Zone 1 hat dann eine Stärke von etwa 1,5 μιη und in der Draufsicht nach F i g. 1 Abmessungen von etwa 80 μπι χ 80 μιη, wobei die öffnung in der Oxidschicht 12 durch die Nacherhitzung unter Überleitung von Dampf wieder geschlossen ist.

Die Steuerelektrode 8 kann dadurch angebracht werden, daß die Siliziumoxidschicht 12 völlig mit einer Metallschicht bedeckt wird, z. B. durch Aufdampfen von Aluminium, worauf mittels eines photoerhärtenden Lacks (Photoresist) und eines Ätzmittels die Metallschicht mit Ausnahme eines die Steuerelektrode bildenden Teiles wieder entfernt wird.

Anschließend werden die öffnungen 14 und 15 mit Abmessungen von etwa 50 μπι χ 50 μιτι in der Oxidschicht 12 angebracht, um die Anschlußkontakte 6 und 7 mit den Zonen 1 bzw. 4 verbinden zu können. Die Anschlußkontakte 6, 7 und 13 können z. B. mit den Zonen 1, 4 und der Steuerelektrode 8 auf eine übliche Weise durch Thermokompression verbunden werden und z. B. aus einem Draht aus Aluminium oder Gold mit einem Durchmesser von etwa 20 μπι bestehen.

Wird zwischen den Anschlußkontakten 6 und 7 eine zunehmende Spannung angelegt, wobei der Kontakt 7 gegenüber dem Kontakt 6 positiv vorgespannt ist, so fließt zunächst ein kleiner Strom durch den Gleichrichter. Der Gleichrichter befindet sich dann im nichtleitenden Zustand. Wird die Durchschlagspannung V_B erreicht, die im vorliegenden Beispiel etwa 40 V (Vb\) beträgt, so gelangt der Gleichrichter plötzlich in den leitenden Zustand, wobei die Gleichrichterspannung

zwischen den Kontakten 6 und 7 stark abnimmt und anschließend bei zunehmender Spannung der Strom durch den Gleichrichter stark zunimmt. Diese Strom-Spannungsabhängigkeit ist durch die Kurve ABE in Fig.3 dargestellt, wobei der Strom / durch den Gleichrichter in beliebigen Einheiten gegen die Spannung V zwischen den Kontakten 6 und 7 in beliebigen Einheiten abgetragen ist.

Die Durchschlagspannung Vb ist von der an der Steuerelektrode 8 angelegten Spannung V^ abhängig. Wird am Kontakt 13 eine positive Steuerspannung gegenüber dem Kontakt 6 angelegt, so ergibt sich, daß die Durchschlagspannung Vb von der Spannung V_g abhängt, wie es die Kurve nach F i g. 4 zeigt, in der V₈ in beliebigen Einheiten gegen V_g. in beliebigen Einheiten abgetragen ist. Bei zunehmender V_g bleibt die Durchschlagspannung Vs zunächst konstant und gleich Vst.im vorliegenden Beispiel gleich etwa 40 V; erreicht V^ einen Wert V_g\, im vorliegenden Beispiel gleich etwa 32 V, so sinkt die Durchschlagspannung Vb stark ab, und hat V^ einen Wert V_g 2, im vorliegenden Beispiel gleich etwa 42 V erreicht, so ist die Durchschlagspannung Vb praktisch völlig verschwunden und der Gleichrichter weist die durch die Kurve ADEm Fig. 3 dargestellte Diodencharakteristik auf. Die Kurve ACE in Fig. 3 wird erhalten, wenn V_g etwa 36 V beträgt. Dabei tritt eine Durchschlagspannung Vf, 1 von etwa 20 V auf.

Da der Gleichrichter mittels einer an der Steuerelektrode 8 angelegten Steuerspannung V_g die Diodencharakteristik ^Dfannehmen kann, kann der Gleichrichter praktisch bei jeder Betriebsspannung zwischen den Kontakten 6 und 7, die kleiner als die Durchschlagspannung Vb 1 ist, dadurch vom nichtleitenden in den leitenden Zustand gebracht werden, daß der Steuerelektrode 8 ein Spannungsimpuls ausreichender Größe zugeführt wird. Wie bereits vorher erklärt wurde, ist dies bei den bekannten steuerbaren Gleichrichtern mit einer kapazitiv gekoppelten Steuerelektrode gewöhnlich nicht der Fall.

Bei einem wichtigen Ausführungsbeispiel eines steuerbaren Gleichrichters nach der Erfindung besteht die an der einen Zwischenzone 3 angrenzende Endzone 4 aus wenigstens zwei voneinander getrennten Teilen, die mit je einem Anschlußkontakt versehen sind, wobei für jeden dieser Teile wenigstens eine Steuerelektrode vorhanden ist, mittels der ein elektrischer Stromweg zwischen dem betreffenden Teil und der anderen Zwischenzone 2 erhalten werden kann.

Fig.5 zeigt die Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines solchen steuerbaren Gleichrichters, der dem steuerbaren Gleichrichter nach den F i g. 1 und 2 ganz ähnlich aufgebaut ist, nur mit dem Unterschied, daß die Endzone 4 der F i g. 1 und 2 aus zwei Teilen 4a und 46 besteht und zwei Steuerelektroden 8a und 86 mit den Kontakten 13a bzw. 136 vorhanden sind. Durch die öffnungen 15a bzw. 156 in der auf den Halbleiterkörper aufgebrachten Oxidschicht sind Anschlußkontakte 7a bzw. 76 mit den Teilen 14a und 146 verbunden. Die Oxidschicht ist, ebenso wie in Fig. 1, in Fig.5 nicht dargestellt.

Ein steuerbarer Gleichrichter nach Fig.5 ist als Wählschalter verwendbar. Es sind in Wirklichkeit zwei steuerbare Gleichrichter mit drei gemeinsamen Zonen, den Zonen 1, 2 und 3, vorhanden, wobei einer der steuerbaren Gleichrichter die Endzone 4a und die andere die Endzone 46 besitzt. Man kann mittels der Steuerelektroden 8a und 86 wahlweise einen Strom über die Kontakte 6 und 13a oder über die Kontakte 6 und 136 schalten.

In F i g. 6 ist schematisch und in Draufsicht dargestellt, daß ein steuerbarer Gleichrichter nach der Erfindung auch im Wesen eine Kombination einer Anzahl, in der F i g. 4, steuerbarer Gleichrichter mit nur einer gemeinsamen Endzone 34 und einer gemeinsamen, an dieser Zone angrenzenden Zwischenzone 33 sein kann, die vom Halbleiterkörper selbst gebildet wird, während die anderen Zwischenzonen (32a, 326,32c und 32c/) und die anderen Endzonen (31a, 316, 31c und 3Id) nicht gemeinsam sind. Mittels der Steuerelektroden 38a, 386, 38c und 38c/kann man wahlweise einen Strom über die Endzone 34 und eine der Endzonen 31 a, 316,31 cund 31c/ schalten.

In Fig. 7 ist eine wichtige Ausführungsform eines steuerbaren Gleichrichters nach der Erfindung dargestellt, bei der die eine vom Halbleiterkörper 45 selbst gebildete Zwischenzone 43 einen sich von der Oberfläche der Zone 43 her in dieser Zone erstreckenden Bereich, eine Insel 49, mit einem Leitungstyp entgegengesetzt zu dem der Zwischenzone 43 besitzt, wobei die Insel 49 durch Teile der Zone 43 von der angrenzenden Zwischenzone 4 und der angrenzenden Endzone 44 getrennt ist. Es sind zwei Steuerelektroden 48a und 486 kapazitiv mit der Zwischenzone 43 gekoppelt, wobei mittels der Steuerelektrode 48a ein elektrischer Stromweg zwischen der Zwischenzone 2 und der Insel 49, und mittels der Steuerelektrode 486 ein elektrischer Stromweg zwischen der Insel 49 und der Endzone 44 erhalten werden kann. Der Halbleiterkörper 45, die Zone 2, die Zone 1 mit dem Kontakt 6 und die Öffnung 14 in der auch in Fig.7 nicht dargestellten Oxidschicht entsprechendem Halbleiterkörper 5 und den mit entsprechenden Bezugsziffern bezeichneten Teilen der Fig. 1. Die Endzone 4 der Fig. 1 ist durch die Endzone 44 in F i g. 7 ersetzt, welche die Zone 2 nicht völlig umgibt und für die Insel 49 Raum übrig läßt. Die Insel 49 kann, ebenso wie die Zonen 2 und 33, durch Diffusion einer P-Verunreinigung erhalten sein. Die Insel 49 ist z. B. etwa 5 μπι breit und etwa 90 μιη lang und, ebenso wie die Zonen 2 und 4, z. B. etwa 2,5 μπι stark. Der Abstand zwischen der Insel 49 und den Zonen 42 und 44 beträgt z. B. etwa 5 μπι.

. Die Endzone 44 ist über eine öffnung 50 in der Oxidschicht mit einem Anschlußkontakt 47, und die Steuerelektroden 48a und 486 sind mit den Anschlußkontakten 53a bzw. 536 versehen.

Der steuerbare Gleichrichter nach F i g. 7 ist unter anderem für Koinzidenzschaltungen von Bedeutung und kann dadurch vom nichtleitenden in den leitenden Zustand gesteuert werden, daß gleichzeitig mittels der beiden Steuerelektroden 48a und 486 gesteuert wird, wobei über die Insel 49 ein Stromweg zwischen den Zonen 2 und 44 entsteht.

Dringt die Insel 49 tiefer in den Halbleiterkörper 45 ein als die Zonen 42 und 44, so ist es vorteilhaft, die Breite der Insel 49 kleiner als eine Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger in der Insel 49 zu wählen. Es sei noch bemerkt, daß die Insel 49 eine kleinere Stärke als die Zonen 2 und 44 haben kann. Man kann auch mehrere Inseln anwenden. So kann die Insel 49 z. B. aus zwei Teilen bestehen, wobei drei Steuerelektroden vorhanden sind, eine, um einen elektrischen Stromweg zwischen einem Teil und der Zone 2 zu erzielen, eine, um einen elektrischen Stromweg zwischen beiden Teilen zu erzielen, und eine, um einen elektrischen Stromweg zwischen dem anderen Teil und der Zone 49 zu erzielen. Der steuerbare Gleichrichter kann dann dadurch vom

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nichtleitenden in den leitenden Zustand gesteuert werden, daß gleichzeitig mit den drei Steuerelektroden gesteuert wird.

Der Abstand zwischen zwei Zonen und/oder zwischen einer Zone und einer Insel und/oder zwischen zwei Inseln, über die sich ein elektrischer Stromweg erstreckt, ist vorzugsweise kürzer als etwa zweimal die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger in der Zwischenzone, mit der die Steuerelektrode bzw. die Steuerelektroden kapazitiv gekoppelt ist bzw. sind. Dies entspricht der normalen Anforderung, die an eine Zwischenzone eines steuerbaren Gleichrichters gestellt wird, nämlich daß der Abstand zwischen den angrenzenden Zonen und einer Zwischenzone kleiner als etwa zweimal die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger in der Zwischenzone ist. Bemerkt wird, daß, falls die Insel 49 viel weniger tief in den Halbleiterkörper eindringt als die Zonen 2 und 44, der Abstand zwischen den Zonen 2 und 44 über die Insel 49 vorzugsweise kürzer ist als etwa zweimal die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger in der einen Zwischenzone 43.

Der Halbleiterkörper kann auch aus einem anderen Halbleitermaterial als Silizium, z. B. aus Germanium bestehen, und die Steuerelektrode kann z. B. aus einer auf eine stellenweise auf dem Halbleiterkörper vorhandenen Lackschicht aufgebrachten Metallschicht bestehen. Der Anschlußkontakt einer Steuerelektrode kann ein Spitzenkontakt sein, der mit seiner Spitze auf der Metallschicht der Steuerelektrode aufruht. Ein für Kontaktzwecke bestimmter Teil der Metallschicht, der sich über eine angrenzende Zone im Halbleiterkörper erstreckt, ist dann überflüssig. Weiterhin kann ein steuerbarer Gleichrichter nach der Erfindung z. B. eine Struktur haben, bei der eine der Endzonen und die beiden Zwischenzonen diffundierte Zonen sind, während die andere Endzone vom Halbleiterkörper selbst gebildet wird. So kann die Zone 2 (F i g. 2) z. B. von einer weiteren Zone umgeben sein, in gleicher Weise wie die Zone 1 von der Zone 2 umgeben wird, wobei die Zone 2 und diese Zone umgebende Zone die Zwischenzonen sind, und die Zone 1 und der Halbleiterkörper selbst die Endzonen sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Steuerbarer Halbleitergleichrichter mit einem Halbleiterkörper mit vier aufeinanderfolgenden Zonen, zwei Endzonen und zwei Zwischenzonen, von abwechselndem Leitungstyp, wobei die beiden Endzonen mit je einer Hauptelektrode versehen sind, und wenigstens eine Steuerelektrode mit dem Halbleiterkörper kapazitiv gekoppelt ist, so daß durch ein an die Steuerelektrode(n) gelegtes Potential an der Oberfläche des Halbleiterkörpers eine Raumladung induziert werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Steuerelektrode (8) mit einer (3) der zwei Zwischenzonen (2 rsp. 3) kapazitiv gekoppelt ist und mittels wenigstens einer solchen Steuerelektrode durch ein an die Steuerelektrode(n) gelegtes Potential an der Oberfläche dieser einen Zwischenzone (3) eine Raumladung derart induziert wird, daß ein die angrenzende andere Zwischenzone (2) und die angrenzende Endzone (4) verbindender elektrischer Stromweg entsteht, wodurch der steuerbare Halbleitergleichrichter vom nichtleitenden in den leitenden Zustand gesteuert wird.

2. Steuerbarer Halbleitergleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerelektrode von einer Metallschicht gebildet ist, die sich über dem in der einen Zwischenzone (3) zu erzielenden elektrischen Stromweg erstreckt und die mittels einer Isolierschicht (12) von der Oberfläche dieser einen Zwischenzone (3) getrennt ist.

3. Steuerbarer Halbleitergleichrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich in die eine Zwischenzone (43) an die wenigstens eine Steuerelektrode kapazitiv angekoppelt ist, von der Oberfläche dieser Zwischenzone (43) her wenigstens ein inselartiger Bereich (49), mit einem Leitungstyp entgegengesetzt zu dem dieser Zwischenzone erstreckt, und der bzw. die inselartigen Bereiche (49) durch Teile dieser Zwischenzone einerseits von der angrenzenden anderen Zwischenzone und andererseits von der angrenzenden Endzone (44) getrennt sind, und wenigstens zwei Steuerelektroden (48a und 486) kapazitiv mit der einen Zwischenzone (43) gekoppelt und derart angeordnet sind, daß mittels wenigstens einer dieser Steuerelektroden (48a) ein elektrisch leitender Stromweg zwischen der angrenzenden anderen Zwischenzone (2) und dem inselartigen Bereich (49), und mittels wenigstens einer anderen Steuerelektrode (4Sb) ein elektrisch leitender Stromweg zwischen dem inselartigen Bereich (49) und der angrenzenden Endzone (44) erzielbar ist.

4. Steuerbarer Halbleitergleichrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endzone (4), die an die eine von wenigstens einer Steuerelektrode kapazitiv beeinflußte Zwischenzone (3) angrenzt, aus wenigstens zwei voneinander getrennten Teilen (4a und 4b) besteht, die mit je einer Hauptelektrode (8a und 8b) versehen sind, und für jeden dieser Teile dieser Endzone wenigstens eine Steuerelektrode vorhanden ist, mittels der ein elektrischer Stromweg zwischen einem Endzonenteil und der anderen Zwischenzone erzielbar ist.

5. Steuerbarer Halbleitergleichrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Teil des Halbleiterkörpers des ersten Leitungstyps eine durch Diffusion in eine Oberfläche des Halbleiterkörpers dotierte Zone (2) des anderen zweiten Leitungstyps, die andere Zwischenzone, vorgesehen ist, welche eine durch Diffusion in die Oberfläche des Halbleiterkörpers dotierte Zone (1) des ersten Leitungstyps, eine Endzone, im Halbleiterkörper völlig umgibt, und in dem Halbleiterkörper neben der diffundierten Zwischenzone (2) eine durch Diffusion in die Oberfläche des Halbleiterkörpers dotierte weitere Endzone (4) vom zweiten Leitungstyp vorhanden ist, und wobei der Teil des Halbleiterkörpers, in dem die andere Zwischenzone durch Diffusion gebildet ist, selbst eine Zwischenzone (3) bildet, mit der wenigstens eine Steuerelektrode kapazitiv gekoppelt ist.

6. Steuerbarer Halbleitergleichrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (5) aus Silizium besteht, und eine Steuerelektrode (8) von einer Metallschicht gebildet ist, die mittels einer Siliziumoxidschicht (12) von einer Zwischenzone (3) getrennt ist.